Chúng tôi sử dụng cookie để cải thiện trải nghiệm của bạn. Bằng cách tiếp tục duyệt trang web này, bạn đồng ý sử dụng cookie của chúng tôi. Thông tin bổ sung.
Cảm biến áp lực có thể đeo có thể giúp theo dõi sức khỏe con người và nhận ra sự tương tác của người và máy tính. Những nỗ lực đang diễn ra để tạo ra các cảm biến áp lực với thiết kế thiết bị phổ quát và độ nhạy cao đối với căng thẳng cơ học.
Nghiên cứu: Dệt đầu dò áp suất áp suất dệt phụ thuộc dựa trên các sợi nano polyvinylidene fluoride điện âm với 50 vòi phun. Tín dụng hình ảnh: studio châu Phi/shutterstock.com
Một bài báo được xuất bản trên tạp chí NPJ Điện tử linh hoạt báo cáo về việc chế tạo các bộ chuyển đổi áp suất áp điện cho các loại vải bằng cách sử dụng sợi warp polyetylen terephthalate (PET) và sợi sleft polyvinylidene fluoride (PVDF). Hiệu suất của cảm biến áp suất phát triển liên quan đến đo áp suất dựa trên mô hình dệt được thể hiện trên thang đo vải khoảng 2 mét.
Kết quả cho thấy độ nhạy của cảm biến áp suất được tối ưu hóa bằng thiết kế Canard 2/2 cao hơn 245% so với thiết kế Canard 1/1. Ngoài ra, các đầu vào khác nhau đã được sử dụng để đánh giá hiệu suất của các loại vải được tối ưu hóa, bao gồm uốn cong, vắt, nhăn, xoắn và các chuyển động khác nhau của con người. Trong công việc này, một cảm biến áp suất dựa trên mô với mảng pixel cảm biến thể hiện các đặc điểm nhận thức ổn định và độ nhạy cao.
Cơm. 1. Chuẩn bị các chủ đề PVDF và các loại vải đa chức năng. Một sơ đồ của một quá trình điện hóa 50 nút được sử dụng để tạo ra các thảm nano PVDF thẳng hàng, trong đó các thanh đồng được đặt song song trên băng chuyền, và các bước là để chuẩn bị ba cấu trúc bện từ các sợi monofilament. B SEM Hình ảnh và Phân phối đường kính của sợi PVDF được căn chỉnh. C hình ảnh SEM của một sợi bốn lớp. D Độ bền kéo và căng thẳng khi phá vỡ sợi bốn lớp như là một chức năng của xoắn. Mô hình nhiễu xạ tia X của sợi bốn lớp cho thấy sự hiện diện của các pha alpha và beta. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Sự phát triển nhanh chóng của robot thông minh và các thiết bị điện tử có thể đeo đã tạo ra nhiều thiết bị mới dựa trên các cảm biến áp suất linh hoạt và các ứng dụng của chúng trong thiết bị điện tử, công nghiệp và y học đang phát triển nhanh chóng.
Áp điện là một điện tích được tạo ra trên một vật liệu phải chịu căng thẳng cơ học. Áp điện trong vật liệu không đối xứng cho phép mối quan hệ đảo ngược tuyến tính giữa ứng suất cơ học và điện tích. Do đó, khi một mảnh vật liệu áp điện bị biến dạng vật lý, một điện tích được tạo ra và ngược lại.
Các thiết bị áp điện có thể sử dụng một nguồn cơ học miễn phí để cung cấp một nguồn năng lượng thay thế cho các thành phần điện tử tiêu thụ ít năng lượng. Loại vật liệu và cấu trúc của thiết bị là các thông số chính để sản xuất các thiết bị cảm ứng dựa trên khớp nối cơ điện. Ngoài các vật liệu vô cơ điện áp cao, các vật liệu hữu cơ linh hoạt về mặt cơ học cũng đã được khám phá trong các thiết bị đeo được.
Các polyme được xử lý thành các sợi nano bằng các phương pháp điện hóa được sử dụng rộng rãi làm thiết bị lưu trữ năng lượng áp điện. Các sợi nano polymer áp điện tạo điều kiện cho việc tạo ra các cấu trúc thiết kế dựa trên vải cho các ứng dụng có thể đeo bằng cách cung cấp sự tạo ra cơ điện dựa trên độ co giãn cơ học trong nhiều môi trường.
Với mục đích này, các polyme áp điện được sử dụng rộng rãi, bao gồm PVDF và các dẫn xuất của nó, có áp điện mạnh mẽ. Các sợi PVDF này được vẽ và quay thành các loại vải cho các ứng dụng áp điện bao gồm các cảm biến và máy phát điện.
Hình 2. Các mô diện tích lớn và tính chất vật lý của chúng. Hình ảnh của một mẫu xương sườn 2/2 lớn lên đến 195 cm x 50 cm. B Hình ảnh SEM của mẫu sợi ngang 2/2 bao gồm một sợi ngang PVDF xen kẽ với hai cơ sở PET. c mô đun và biến dạng khi phá vỡ các loại vải khác nhau với các cạnh Weft 1/1, 2/2 và 3/3. D là góc treo được đo cho vải. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Trong công việc hiện tại, các bộ tạo vải dựa trên các sợi nano PVDF được xây dựng bằng quy trình điện âm 50-jet tuần tự, trong đó việc sử dụng 50 vòi phun tạo điều kiện cho việc sản xuất thảm nano bằng băng chuyền vành đai quay. Các cấu trúc dệt khác nhau được tạo ra bằng cách sử dụng sợi PET, bao gồm 1/1 (đồng bằng), 2/2 và 3/3 xương sườn.
Công việc trước đây đã báo cáo việc sử dụng đồng để căn chỉnh sợi dưới dạng dây đồng được căn chỉnh trên trống thu thập sợi. Tuy nhiên, công việc hiện tại bao gồm các thanh đồng song song cách nhau 1,5 cm trên băng chuyền để giúp căn chỉnh các spinnerets dựa trên các tương tác tĩnh điện giữa các sợi tích điện và điện tích trên bề mặt của các sợi gắn vào sợi đồng.
Không giống như các cảm biến điện dung hoặc piezoresistive trước đây, cảm biến áp suất mô được đề xuất trong bài viết này đáp ứng với một loạt các lực đầu vào từ 0,02 đến 694 newton. Ngoài ra, cảm biến áp suất vải được đề xuất giữ lại 81,3% đầu vào ban đầu sau năm lần rửa tiêu chuẩn, cho thấy độ bền của cảm biến áp suất.
Ngoài ra, các giá trị độ nhạy đánh giá điện áp và kết quả hiện tại trong đan 1/1, 2/2 và 3/3 cho thấy độ nhạy điện áp cao là 83 và 36 mV/N đến áp suất sườn 2/2 và 3/3. 3 Cảm biến sợi ngang đã chứng minh độ nhạy cao hơn 245% và 50% đối với các cảm biến áp suất này, so với cảm biến áp suất sợi ngang 24 mV/N 1/1.
Cơm. 3. Ứng dụng mở rộng của cảm biến áp suất toàn bộ quần áo. Một ví dụ về cảm biến áp suất đế được làm bằng vải có xương sườn 2/2 được chèn dưới hai điện cực tròn để phát hiện bàn chân trước (ngay dưới ngón chân) và chuyển động gót chân. B biểu diễn sơ đồ của từng giai đoạn của các bước riêng lẻ trong quá trình đi bộ: hạ cánh gót chân, nối đất, tiếp xúc ngón chân và nâng chân. C tín hiệu đầu ra điện áp C Để đáp ứng với từng phần của bước đi để phân tích dáng đi và D tín hiệu điện khuếch đại liên quan đến từng pha của dáng đi. E Sơ đồ của một cảm biến áp suất mô đầy đủ với một mảng tối đa 12 tế bào pixel hình chữ nhật với các đường dẫn được mô phỏng để phát hiện các tín hiệu riêng lẻ từ mỗi pixel. f Một bản đồ 3D của tín hiệu điện được tạo ra bằng cách nhấn một ngón tay trên mỗi pixel. G Một tín hiệu điện chỉ được phát hiện trong pixel ép ngón tay và không có tín hiệu phụ nào được tạo ra trong các pixel khác, xác nhận rằng không có nhiễu xuyên âm. © Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R et al. (2022)
Tóm lại, nghiên cứu này cho thấy một cảm biến áp suất mô rất nhạy và có thể đeo được kết hợp các sợi áp điện sợi nano PVDF. Cảm biến áp suất được sản xuất có một loạt các lực đầu vào từ 0,02 đến 694 newton.
Năm mươi vòi phun đã được sử dụng trên một máy kéo sợi điện nguyên mẫu và một thảm nano liên tục được sản xuất bằng băng tải hàng loạt dựa trên các thanh đồng. Dưới sự nén không liên tục, vải Weft Hem 2/2 được sản xuất cho thấy độ nhạy 83 mV/n, cao hơn khoảng 245% so với vải hem weft 1/1.
Các cảm biến áp suất toàn dệt được đề xuất theo dõi tín hiệu điện bằng cách khiến chúng phải chịu các chuyển động sinh lý, bao gồm xoắn, uốn cong, siết chặt, chạy và đi bộ. Ngoài ra, các đồng hồ đo áp suất vải này tương đương với các loại vải thông thường về độ bền, giữ lại khoảng 81,3% năng suất ban đầu của chúng ngay cả sau 5 lần rửa tiêu chuẩn. Ngoài ra, cảm biến mô được sản xuất có hiệu quả trong hệ thống chăm sóc sức khỏe bằng cách tạo ra các tín hiệu điện dựa trên các phân đoạn liên tục của một người đi bộ.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al. (2022). Cảm biến áp suất áp điện vải dựa trên các sợi nano polyvinylidene fluoride điện âm với 50 vòi phun, tùy thuộc vào mẫu dệt. Điện tử linh hoạt NPJ. https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Các quan điểm thể hiện ở đây là những quan điểm của tác giả trong khả năng cá nhân của anh ấy và không nhất thiết phản ánh quan điểm của Azom.com Limited T/A Azonetwork, chủ sở hữu và nhà điều hành của trang web này. Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm này là một phần của các điều khoản sử dụng của trang web này.
Bhavna Kaveti là một nhà văn khoa học từ thành phố Hyderabad, Ấn Độ. Cô giữ MSC và MD từ Viện Công nghệ Vellore, Ấn Độ. trong hóa học hữu cơ và thuốc từ Đại học Guanajuato, Mexico. Công việc nghiên cứu của cô có liên quan đến sự phát triển và tổng hợp các phân tử hoạt tính sinh học dựa trên các dị vòng, và cô có kinh nghiệm trong quá trình tổng hợp nhiều bước và đa thành phần. Trong nghiên cứu tiến sĩ của mình, cô đã làm việc tổng hợp các phân tử peptidomimetic dựa trên dị vòng khác nhau được dự kiến ​​sẽ có khả năng hoạt động sinh học hơn nữa. Trong khi viết luận văn và tài liệu nghiên cứu, cô đã khám phá niềm đam mê viết và giao tiếp khoa học của mình.
Khoang, Buffner. (11 tháng 8 năm 2022). Cảm biến áp lực vải đầy đủ được thiết kế để theo dõi sức khỏe có thể đeo. Azonano. Truy cập ngày 21 tháng 10 năm 2022 từ https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
Khoang, Buffner. Một cảm biến áp lực toàn mô được thiết kế để theo dõi sức khỏe có thể đeo được. Azonano.Ngày 21 tháng 10 năm 2022.Ngày 21 tháng 10 năm 2022.
Khoang, Buffner. Một cảm biến áp lực toàn mô được thiết kế để theo dõi sức khỏe có thể đeo được. Azonano. https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544. (Kể từ ngày 21 tháng 10 năm 2022).
Khoang, Buffner. 2022. Cảm biến áp lực toàn bộ vải được thiết kế để theo dõi sức khỏe thiết bị đeo. Azonano, truy cập ngày 21 tháng 10 năm 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsid=39544.
Trong cuộc phỏng vấn này, Azonano nói chuyện với Giáo sư André Nel về một nghiên cứu sáng tạo mà ông tham gia vào việc mô tả sự phát triển của một nano nano thủy tinh có thể giúp thuốc xâm nhập vào các tế bào ung thư tuyến tụy.
Trong cuộc phỏng vấn này, Azonano nói chuyện với King Kong Lee của UC Berkeley về công nghệ giành giải thưởng Nobel của ông, Tweezers quang học.
Trong cuộc phỏng vấn này, chúng tôi nói chuyện với công nghệ Skywater về tình trạng của ngành công nghiệp bán dẫn, cách công nghệ nano giúp định hình ngành công nghiệp và quan hệ đối tác mới của họ.
INOVENO PE-550 là máy phun điện/phun bán chạy nhất để sản xuất sợi nano liên tục.
Công cụ lập bản đồ điện trở Tấm nâng cao R54 cho các thiết bị bán dẫn và tấm composite.